溶接にはどのくらいのアンダーカットが許可されていますか？

アンダーカットは、一般的な溶接欠陥として、長い間溶接における品質管理の焦点でした。アンダーカットの完全な排除は、プロセスの制限、材料特性、オペレータースキルなどの要因により、実際の溶接操作において理想的な目標ですが、回避するのが難しい場合があります。したがって、業界は、溶接の実現可能性と構造的安全性のバランスをとるために、「溶接でどれだけのアンダーカットが許可されているか」の明確な基準を開発しました。これらの標準は、さまざまなアプリケーションフィールド、コンポーネント機能、および業界の仕様によって異なり、品質検査と受け入れのための明確なガイダンスを提供します。
コア基準：深さと長さを重要なインジケーターとして取得します
許容量のアンダーカットは、主に2つの重要な指標、深さと長さで測定されます。その中でも、深さはベースメタルの有効ベアリング領域に直接影響するため、最も重要な要因です。アメリカ溶接協会（AWS）D1.1構造溶接コードなどのほとんどの一般的な溶接基準では、鋼鉄の基本的な要件は、ほとんどの負荷ベアリング構造で1/32インチ（約0.8mm）を超えてはならないことです。この標準は、浅いアンダーカットが、卑金属の断面領域に比較的限られた影響を及ぼし、危険な応力集中点を形成する可能性が低いという考慮に基づいています。
アンダーカットの長さについては、標準は、より柔軟な「連続長」の原則を採用しています。例としてAWS D1.1を採用して、アンダーカット深度が1/32インチの要件を満たしていても、その連続長は12 -インチ（約300mm）溶接セグメントで2インチ（約50mm）を超えてはなりません。これは、地域でのアンダーカットの蓄積を防ぐためであり、関節の全体的な強度を大幅に減らすことになります。同時に、溶接全体のアンダーカットの総長さは、溶接の総長さの10％を超えてはなりません。
異なるアプリケーションフィールドの標準の違い
構造鋼溶接
橋、建物、鉄のフレームなどの構造鋼溶接の分野では、許容されるアンダーカット基準は通常、静的な負荷を負担し、応力分布は比較的均一であるため、比較的「寛容」です。欧州標準EN 1090 - 2を例にとると、荷重 - 構造の耐荷電成分の場合、最大許容量の深さは10mm未満の基本金属の場合は0.5mm、厚さは10mm以上の基本金属の場合は1mmですが、ベースメタルの厚さの10％を超えてはなりません。長さの点では、連続アンダーカットは、ベースメタルの厚さの4倍（100mm以下）を超えることは許されず、溶接全体の総覆い長は溶接長の20％を超えてはなりません。
圧力容器と配管
内圧または輸送危険なメディアを搭載した圧力容器、ボイラー、およびパイプラインの場合、許容されるアンダーカット基準ははるかに厳しいです。米国機械技術者協会（ASME）ボイラーおよび圧力容器コードセクションVIIIは、コンポーネントを含む圧力の溶接では一般的にアンダーカットが許可されていないことを明確に規定しています。トレースアンダーカットが避けられない場合、その深さは1/64インチ（約0.4mm）を超えてはなりません。連続長は1インチ（約25mm）を超えてはなりません。さらに、そのようなアンダーカットは、根に隠された亀裂がないことを確認するために、非破壊試験（液体浸透性試験など）によって検査する必要があります。このような厳格な要件の理由は、圧力 - ベアリング成分は連続的な内圧の状態にあり、小さなアンダーカットでさえ、長期の周期的応力の下で漏れまたは亀裂に拡大する可能性があるためです。
航空宇宙および自動車産業
コンポーネントが厳格な重量と性能要件を持っている航空宇宙や自動車製造などの高精度フィールドでは、許容されるアンダーカット基準がより厳しくなります。たとえば、航空宇宙溶接標準（航空宇宙構造溶接のAWS D17.1など）では、アンダーカットは基本的にキーロードでは許可されていません - 溶接ベアリング（エンジンマウントや胴体フレームなど）。非主要コンポーネントの場合、最大アンダーカット深度は0.25mmに制限され、長さは50mm溶接セグメントで5mmを超えることはできません。これは、航空宇宙コンポーネントが高高度、振動、温度変化などの極端な条件に耐える必要があり、小さな欠陥が壊滅的な障害に増幅される可能性があるためです。
特別な考慮事項：材料の厚さと溶接位置
ベースメタルの厚さは、許容されるアンダーカットに影響を与える重要な要因です。薄い壁のある成分（厚さ3mm未満）の場合、小さなアンダーカット（0.3mmなど）でさえ、基本金属の厚さの10％以上を占める可能性があるため、構造を大幅に弱めます。したがって、板金溶接用のAWS D1.3などの標準では、厚さが1.5mm未満の基本金属にはアンダーカットが許可されていないことが指定されています。厚いプレート（25mmを超える厚さ）の場合、絶対的な許容深度はわずかにリラックスできますが（最大1mmなど）、累積的な損傷を避けるために長さの要件がより厳しくなります。
溶接位置は、許容されるアンダーカットにも影響します。垂直溶接、オーバーヘッド溶接、およびその他の位置は、重力の影響により、アンダーカットする傾向があります。ただし、基準はこれらのポジションの要件を緩和しません。それどころか、一部の仕様（溶接手順資格のISO 15614 - 1など）では、これらの位置の欠陥が検査中に無視され、拡大のリスクが高いため、困難な位置でのアンダーカットをより厳密に制御する必要があります。
検査方法と受け入れの原則
アンダーカットが許容基準を満たしているかどうかを正確に判断するには、専門的な検査ツールと方法が必要です。深さ測定には、通常、溶接ゲージ（アンダーカット測定機能を備えたフィレット溶接ゲージなど）が使用されます。検査官は、ゲージをアンダーカット位置に配置し、深さを直接読み取ります。長さの測定のために、ルーラーまたは巻尺を使用して、アンダーカットの連続長と総長さを記録します。
受け入れられると、「重大な欠陥に対するゼロトレランス」原則が採用されています。アンダーカットの深さが標準の制限を超える場合、または長さが指定された連続長を超える場合、溶接は資格がないとみなされ、修復する必要があります。深さの制限内であるが上限に近いアンダーカットの場合、検査官は、アンダーカットの近くに他の欠陥（多孔性やスラグ包含など）があるかどうかなど、他の要因と組み合わせてそれを評価します。相乗的な損傷のリスクがある場合でも、修理が必要になる場合があります。
過度のアンダーカットの修理要件
アンダーカットが許容範囲を超えたら、標準に従って修理する必要があります。過度の深さで短い長さのアンダーカットの場合、修復方法は、アンダーカット領域を粉砕して欠陥を除去し、低電流溶接を使用して溶接金属で満たし、最終的に表面を滑らかにするために磨きます。過度の深さと長さの両方でアンダーカットするには、最初にグラインダーを使用して「u」の形状の溝をカットし、すべての欠陥組織が除去され、溶接手順に従ってマルチレイヤー充填溶接を実行し、修理が適格であることを確認するために溶接後の非破壊試験を実施する必要があります。
修理操作は新しい欠陥を引き起こしてはならないことに注意する必要があります。たとえば、過度の研削により、卑金属の厚さが減少する可能性があり、不適切な溶接パラメーターが過熱または亀裂につながる可能性があります。したがって、修理担当者は訓練および資格を取得する必要があり、トレーサビリティのために修理プロセスを詳細に記録する必要があります。
結論として、溶接の許容量のアンダーカットは統一された値ではなく、アプリケーションフィールド、コンポーネント関数、材料の厚さ、および業界の仕様に従って定式化された一連の標準です。その中心的な目的は、溶接が実際の労働条件の下で必要な強さ、緊張、およびサービス生活を満たすことができるようにすることです。溶接機にとって、これらの基準を理解して習得することは、品質検査に合格するための基礎であるだけでなく、最終製品の安全性と信頼性を確保するための鍵でもあります。検査官にとって、標準の厳格な実装は、ソースからの潜在的なリスクを防ぐことができます。溶接技術の継続的な開発により、これらの標準も更新および改善され、新しい材料、新しいプロセス、および新しいアプリケーションシナリオに適応します。